淺議5G移動(dòng)通信技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用

摘 要：5G移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前通信技術(shù)的主要發(fā)展趨勢，這一技術(shù)的發(fā)展必將會(huì)為通信行業(yè)帶來巨大的轉(zhuǎn)變。本文主要分析了5G技術(shù)的特點(diǎn)及性能指標(biāo)，闡述了5G技術(shù)發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)探討了5G移動(dòng)通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：5G移動(dòng)通信技術(shù)；關(guān)鍵技術(shù)；電力系統(tǒng)

5G網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)中與很多設(shè)備都有著較為密切的聯(lián)系。在5G技術(shù)應(yīng)用的過程中，其覆蓋面較廣，對(duì)電力系統(tǒng)全部設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)也有著十分積極的推動(dòng)作用，這一網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用可為電力系統(tǒng)的多項(xiàng)運(yùn)行維護(hù)工作提供較大便利，且在檢修和巡視方面也會(huì)出現(xiàn)重大的突破。

1 5G移動(dòng)通信技術(shù)的特點(diǎn)及性能指標(biāo)

1.1 5G移動(dòng)通信技術(shù)的特點(diǎn)分析

首先，該技術(shù)具有非常高的頻譜利用率，5G移動(dòng)通信技術(shù)中的高頻段頻譜資源由于其自身的優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，但是由于科技水平的限制，5G移動(dòng)通信技術(shù)會(huì)受到高頻無線電波穿透能力方面的限制。因此高頻段頻率資源并未得到廣泛利用。但是這并不會(huì)對(duì)光載無線組網(wǎng)和有限與無線寬帶技術(shù)的融合構(gòu)成負(fù)面影響，上述技術(shù)融合依然是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

1.2 主要性能指標(biāo)

首先數(shù)據(jù)傳播的速率可達(dá)到1Gbps。4G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率已經(jīng)達(dá)到了100Mbps，5G技術(shù)還會(huì)在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展，其速率最低可達(dá)1Gbps/s。這也就意味著如果用4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)下載文件需要一個(gè)小時(shí)，而用5G下載同一文件則只需一秒鐘。且若使用手機(jī)或平板電腦觀看一個(gè)4K或8K的視頻，5G的下行速度將會(huì)明顯提高。

2 5G移動(dòng)通信關(guān)鍵-MIMO技術(shù)

MIMO技術(shù)是采用多個(gè)天線發(fā)射和接收電波的一種技術(shù)形式。大規(guī)模的MIMO技術(shù)在5G移動(dòng)通信技術(shù)中是一種處于核心位置的技術(shù)內(nèi)容，其能夠有效實(shí)現(xiàn)多個(gè)天線的聯(lián)動(dòng)，同時(shí)向特定的方向發(fā)射多個(gè)波束。

大規(guī)模的MIMO技術(shù)是一種有效的高頻電波應(yīng)用技術(shù)，在形成波束的過程中可將信號(hào)強(qiáng)度較大的電波傳送到電腦的終端當(dāng)中，通常5G技術(shù)在運(yùn)行的過程中需要應(yīng)用頻率更高的電波。但是，電波頻率的升高也會(huì)縮短電波傳輸?shù)木嚯x，容易產(chǎn)生損耗。因?yàn)榇笠?guī)模的MIMO技術(shù)能夠向指定的方向發(fā)射電磁波，因此在技術(shù)應(yīng)用的過程中也可減少高頻信號(hào)傳送至移動(dòng)終端前所產(chǎn)生的損耗。另外，MIMO技術(shù)在信息傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠體現(xiàn)出5G通信技術(shù)的基本觀點(diǎn)，如下圖所示。在此運(yùn)行體系中，基站的傳輸信號(hào)可以表示為y（t）=[y1（t）+y2，…，yn（t）]r，移動(dòng)接收信號(hào)可以表示為s（t）=[y1t，y2t，…，yn（t）]r，信號(hào)傳輸容量可以表示為C=log2（1+SNR）[bit/s/Hz]。

雖然大規(guī)模MIMO技術(shù)已經(jīng)被人們視作5G技術(shù)中最為重要的技術(shù)內(nèi)容，但是這一技術(shù)依然無法掩蓋高頻電波的不足，衍射問題依然比較明顯，其會(huì)影響建筑物背面的信號(hào)傳輸，形成較大盲區(qū)。針對(duì)這一問題，可增加基站的數(shù)量，也可應(yīng)用低頻電波等多種方法來有效減少信號(hào)盲區(qū)的數(shù)量和面積。同時(shí)5G技術(shù)若要保證其自身具有穩(wěn)定性較強(qiáng)的通信速度，就應(yīng)對(duì)調(diào)制的方式進(jìn)行完善，并改變多用戶分配基站的形式，提高通信質(zhì)量，或者也可在發(fā)展中積極研發(fā)能夠接收高頻電波的先進(jìn)移動(dòng)通訊設(shè)備。

3 電力系統(tǒng)應(yīng)用前景

3.1 定向波束

4G技術(shù)主要應(yīng)用天線在較大的區(qū)域范圍內(nèi)發(fā)射相同的電波，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸功能，而5G技術(shù)主要采用波束形成技術(shù)，使正在通話的移動(dòng)終端能夠向另一個(gè)相對(duì)狹小且更為準(zhǔn)確的范圍內(nèi)發(fā)送信號(hào)。即移動(dòng)終端不能接收到與通信無關(guān)的電波，從而減少了其他電波的干擾。而定向性的波束比較適合應(yīng)用在分布較為合理的配電自動(dòng)化泵站和變電站的通道當(dāng)中，其作用也十分明顯。

3.2 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)兼容性

網(wǎng)絡(luò)兼容性在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中是必須解決的問題之一，只有網(wǎng)絡(luò)兼容性變強(qiáng)，通信技術(shù)的市場才會(huì)不斷擴(kuò)大，但是從當(dāng)前的發(fā)展情況來看，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的兼容性還需要不斷提高。雖然一些技術(shù)可實(shí)現(xiàn)兼容，但是其兼容的范圍不是很大。5G通信技術(shù)的發(fā)展中，兼容性是其非常顯著的優(yōu)勢之一，因此這一技術(shù)在諸多設(shè)備中都能得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)該技術(shù)還可將不同類型的網(wǎng)絡(luò)融合在一起，擴(kuò)大用戶范圍。又由于5G技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的兼容性，所以其維護(hù)成本較低，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益更高。

3.3 高帶寬的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值

新型的超高清無線通信功能不僅可應(yīng)用于變電站，所有的電力自動(dòng)化設(shè)備都可使用這一技術(shù)，這會(huì)極大提高管理的科學(xué)性，且輸電過程中也可實(shí)現(xiàn)無人化控制，變電站和配電站可由機(jī)器人完成操作，這也是5G技術(shù)在未來的重要應(yīng)用。

例如輸電專業(yè)的無人機(jī)，其能夠連續(xù)發(fā)送自己所處位置的相關(guān)信息或?qū)U塔的情況發(fā)送給調(diào)度控制中心。電力系統(tǒng)應(yīng)用5G通信技術(shù)后，還可結(jié)合GPS傳感器的智能終端實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行狀況，了解設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，并實(shí)時(shí)獲得海量的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)。

另外還可利用通信光纜資源將其應(yīng)用于手持終端系統(tǒng)當(dāng)中，充分借助定位的作用確定故障點(diǎn)的位置，進(jìn)而提高故障排查的效率。

4 結(jié)語

5G技術(shù)能夠很好地順應(yīng)當(dāng)前電力系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，該技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用可全面優(yōu)化電力通信網(wǎng)絡(luò)資源，并對(duì)電力系統(tǒng)各專業(yè)的平穩(wěn)運(yùn)行起到良好的促進(jìn)作用，所以說5G技術(shù)將會(huì)帶動(dòng)我國電力行業(yè)的大步向前。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：蔡俊卿（1967-），男，漢族，福建莆田人，本科，福州大學(xué)通信工程專業(yè)，工程師。